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《电子测量技术 教学课件 作者 夏哲雷 第7章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、1频域测量第7章第7章频域测量7.1信号的频谱分析7.2线性系统频率特性的测量7.1信号的频谱分析7.1.1频域与时域测量时间幅度(功率)频率时域测量频域测量信号的频谱分析往往能够提供在时域观测中所不能得到的独特信息。上图表示基波与其二次、三次谐波相加的例子。示波器：u-t平面（时域）屏幕上呈现基波加二次三次谐波的合成波形频谱仪：u-f平面（频域）8563ASPECTRUMANALYZER9kHz-26.5GHz时域测量和频域测量一个信号可用示波器观察波形,进行时域测量,又可用频谱仪观察频谱,进行频域测量。实际工作中用
2、哪种测量方法要视具体应用情况而定声音的频谱分析时域测量和频域测量下图分别示出了基波及二次谐波的幅度一样,而相位不同的两个波形,这一相位的差别在示波器上可十分明显地反映出来。但在频谱仪上,测量这两个信号所显示出的频谱图却没有区别。示波器：研究波形失真的原因时,有明显的优点。频谱仪：能定量测出很小的谐波失真时域测量和频域测量时域测量和频域测量是两种不同的方法对同一信号加以测量,用两种不同的角度对同一信号加以观察,所以时域测量和频域测量是相互关联的。非周期性电信号用傅里叶积分相互联系和转换周期性电信号用傅里叶级数相互联系和转
3、换频谱分析由傅里叶变换知，时域电信号可以分解为一个、多个、甚至是连续的不同频率、不同幅度和不同相位的正弦波因此，用适当的方法，我们可以把时域波形分解为相应的正弦波分量，然后对它们分别进行分析与测量每个正弦波的性质由幅度和相位决定，换句话说，他们可以把时域信号等效到频域中去进行分析和测量，这就是频谱分析.调制失真噪声从事通信工程的技术人员十分关心信号的谐波失真、交调失真、噪声背景、调制等各种频谱情况，因为这些对通信质量都有重要的影响频域分析有时更清楚频谱仪主要用途观察各种调制信号（调幅、调频及脉冲调制等）的频谱，检查调制
4、度及调制质量；测量各种信号源的单边带相位噪声；检查信号的谐波失真,寄生调制及非相干寄生信号监视某一频率范围内无线电信号分布情况等。在这些应用方面,若采用示波器进行时域测量，会遇到困难。用示波器观察正弦信号波形，很难确定该信号的谐波失真，采用频谱仪可准确地测量谐波失真。7.1.2频谱分析仪的工作原理频谱分析仪分为模拟式与数字式两大类：模拟式频谱分析仪以模拟滤波器为基础数字式频谱分析仪以数字滤波器或快速傅里叶变换为基础模拟式频谱分析仪模拟滤波器选出所需频率的信号检波器将该频率分量变为直流信号显示器将直流信号的幅度显示出来若
5、用电表作指示器,仪器称为波形分析仪(谐波分析仪)若用示波管或X－Y记录仪作显示器,则可显示频谱图。为了显示输入信号的各个频率分量，滤波器的中心频率要么有多个，要么是可变的。滤波器检波器显示器输入简单的频谱分析仪f1f2显示幅度频率并行滤波器组如果需要精细分离两个频率，就需要窄带滤波和很多的滤波器，频谱仪的成本随之上升音频频谱分析仪采用32个滤波器，每个带宽占1/3的八度音阶多滤波器并行分析为了将信号中的各种成分按频率区别开来,可以设置一系列带宽极窄的带通滤波器,并使之覆盖一定宽度的频率范围滤波器的中心频率f01,f02
6、,…，f0n是固定的,且f01＜f02＜…,＜f0n,滤波器的通频带应尽量的窄,且彼此邻接,滤波器的数目应能有足够的密度概括整个所需频带多滤波器并行分析在同一时刻各个显示信号大小的情况便实时表现了被测信号在该时刻所具有的频谱分布图。优点可实时分析被测信号缺点硬设备量大,所能显示的离散频谱分量数取决于滤波器数目。带宽难以做到很窄,所以分辨力和灵敏度均较低可调滤波法用一个中心频率可调谐的滤波器扫描整个频谱在各个频率点上的输出表明信号在这个频率点的信号分量大小，这样就可以获得一个信号的频谱分析图谱了大频率范围的可调谐滤波器难
7、以实现显示的输出结果固定滤波器很大频率范围的滤波器调谐是不现实的，如果我们固定滤波器的中心频率不变，想办法让信号的频谱移动起来，也可以获得信号频谱分析如何将频谱移动起来？显示的输出结果扫频外差式频谱分析仪外差式频谱仪的原理：当差频信号的频率落入中频放大器的带宽内时,即fI=
8、fL－fxn
9、中频放大器才有输出,且其大小正比于频率为fxn的输入信号的幅度。当连续调节fL时,输入信号的各频率分量依次落入中频放大器的带宽内。扫频外差式频谱分析仪外差式频谱仪的原理：扫频的本振fL与信号fxn混频后,使信号的各频谱分量依次地移入窄
10、带滤波器,检波放大后与扫描时基线同步显示出来。其要点是移频滤波。中频放大器的输出信号经检波、放大后,输入到显示器的垂直通道;由于示波管的水平扫描电压就是调制扫频振荡器的调制电压,故水平轴已变成频率轴,这样,屏幕上将显示出输入信号的频谱图。频谱仪=超外差接收机+示波器扫频外差式频谱分析仪扫频外差频谱仪的工作原理699tf0-Ff07
